一種粉末包套成形制備高硅鋼的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料制備技術領域，特別是提供了一種粉末包套成形制備高硅鋼的方法。
【背景技術】
[0002]硅鋼(又稱電工鋼)是產(chǎn)量和用量最大的一類磁性材料，主要用作各種電機、發(fā)電機和變壓器的鐵芯及其他電器部件，是電力、電子和軍工等領域不可或缺的重要軟磁合金。
[0003]根據(jù)娃的質量百分含量不同，娃鋼可分為低娃娃鋼(0.8?1.8% Si)、中娃娃鋼(1.8?2.8% Si)、較高硅硅鋼(2.8?3.8% Si)和高硅硅鋼(3.8?6.5% Si)，目前研宄較為成熟、已經(jīng)大批量生產(chǎn)的娃鋼中娃的質量百分含量大都控制在3.5%以內。已有研宄表明，隨著硅含量的增加，硅鋼的電阻率提高、渦流損耗降低，相對磁導率和磁感應強度提高，表現(xiàn)出優(yōu)異的磁性能；娃的質量百分含量為6.5%左右的尚娃娃鋼(以下簡稱“尚娃鋼”)具有最佳的軟磁性能，如磁致伸縮系數(shù)趨近于零、磁導率高、矯頑力小和鐵損低等，是制作低噪音、低鐵損的理想鐵芯材料，具有顯著的節(jié)能效果，應用前景廣闊。然而，隨著硅含量的增加，硅鋼的脆性增大，加工性能下降，硅的質量百分含量超過3.5%后很難用常規(guī)的方法加工成形，這給高硅鋼產(chǎn)品的開發(fā)和大批量生產(chǎn)帶來了諸多困難，極大地限制了高硅鋼在工業(yè)上的規(guī)?；茝V應用。
[0004]因此，高硅鋼的制備加工技術開發(fā)一直受到極大關注，長期以來都是國內外的研宄熱點。現(xiàn)有的高硅鋼制備方法主要有粉末壓延法、沉積擴散法、逐步增塑法、快速凝固法和定向凝固法等，相關研宄和應用取得了較大的進展，對高硅鋼的制備起到了一定的積極作用。但是，這些方法普遍存在著制備流程長、設備復雜、污染環(huán)境、效率低、成本高，難以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，以及產(chǎn)品質量難以滿足使用要求等問題。
[0005]綜上所述，針對目前高硅鋼制備加工和推廣應用方面存在的問題，亟待開發(fā)一種尚效的尚娃鋼成形新方法，低成本規(guī)t旲化制備尚性能尚娃鋼，滿足各彳丁各業(yè)對尚娃鋼的大批量需求。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種粉末包套成形制備高硅鋼的方法，通過將粉末或預壓實粉末材料套裝到包套金屬中進行整體成形的粉末包套成形法引入高硅鋼的制備中，低成本高效成形高性能高硅鋼。采用價格低廉、塑性好、易于成形的包套金屬和含硅粉末為原料，將含硅粉末或預壓實含硅粉末材料套裝到包套金屬中，進行擠壓、拉拔或軋制成形，得到復合體；或者將前述得到的復合體(以下也稱“初次復合體”)再套裝到包套金屬中，進行擠壓、拉拔或軋制成形，得到二次復合體；或者在二次復合體的基礎上，根據(jù)需要繼續(xù)循環(huán)進行上述套裝和成形過程，得到所需的最終復合體；在此基礎上進行后續(xù)擴散熱處理，使鐵元素和硅元素充分發(fā)生相互擴散，制備得到高性能的高硅鋼。在擠壓、拉拔或軋制成形工序后，可進行包套金屬的退火處理，使得包套金屬發(fā)生軟化，提高塑性，以便于進一步成形。
[0007]本發(fā)明的一種粉末包套成形制備高硅鋼的方法，其特征在于，高硅鋼粉末包套成形工藝為:將含硅粉末或預壓實含硅粉末材料直接套裝入包套金屬中進行I?90道次擠壓、拉拔或軋制成形，得到初次復合體；緊接著將多個初次復合體套裝到包套金屬中進行I?90道次擠壓、拉拔或軋制成形，得到二次復合體；如此循環(huán)I?50次套裝和成形過程，得到最終復合體；最終復合體經(jīng)后續(xù)真空或保護氣氛擴散熱處理，熱處理溫度為1000?1400°C、保溫時間為3?10h，獲得高硅鋼。
[0008]所述的一種粉末包套成形高硅鋼的方法，將含硅粉末或預壓實含硅粉末材料直接套裝入包套金屬中進行I?80道次擠壓、拉拔或軋制成形，得到復合體；復合體經(jīng)后續(xù)真空或保護氣氛擴散熱處理，熱處理溫度為1000?1400°C、保溫時間為3?10h，獲得高硅鋼。
[0009]所述的一種粉末包套成形高硅鋼的方法，將上一道次得到的復合體、含硅粉末和預壓實含硅粉末材料套裝到包套金屬中，或者將上一道次得到的復合體和含硅粉末套裝到包套金屬中，或者將上一道次得到的復合體和預壓實含硅粉末材料套裝到包套金屬中。
[0010]所述的一種粉末包套成形高硅鋼的方法，在擠壓、拉拔或軋制成形工序之后，擴散熱處理工序之前，進行包套金屬的真空或保護氣氛退火處理，退火溫度為500?900°C、保溫時間為2?5h。
[0011]所述的一種粉末包套成形高硅鋼的方法，所述的含硅粉末為納米級或微米級的高純娃粉末、娃的質量百分含量為1.8?20%的娃鋼粉末、高純娃粉末和娃的質量百分含量為1.8?20%的娃鋼粉末的混合粉末中的任何一種，所述的高純娃粉末為娃的質量百分含量為98?99.9999 %的硅粉末。
[0012]所述的一種粉末包套成形高硅鋼的方法，所述的包套金屬采用電工純鐵或硅的質量百分含量為0.8?3.5%的硅鋼的管材、帶材、型材或多孔材料，所述的電工純鐵為鐵的質量百分含量為99?99.999%的純鐵。
[0013]所述的一種粉末包套成形高硅鋼的方法，所述真空的真空度為I X KT1?5X l(T6Pa，所述保護氣氛為氫氣、氮氣、惰性氣體、氫氣+氮氣混合氣體、氫氣+惰性氣體混合氣體中的任何一種。
[0014]本發(fā)明的粉末包套成形高硅鋼的方法具有生產(chǎn)效率和成材率高，后續(xù)加工工藝流程短、節(jié)能降耗、綠色環(huán)保，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，有助于規(guī)?；笈可a(chǎn)高質量、高性能、多規(guī)格、多品種、不同娃含量以及不同成分的高娃鋼。
【具體實施方式】
[0015]以下結合實施例對本發(fā)明進行具體描述，有必要在此指出的是本實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領域的熟練技術人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內容做出一些非本質的改進和調整。
[0016]實施例1
[0017]按鐵與娃的質量百分含量為93.5:6.5的比例，將娃的質量百分含量為99.99%、顆粒大小約為50 μ m的高純硅粉直接套裝入鐵的質量百分含量為99.7%、外徑10mm、內徑4.6mm的電工純鐵管材中，進行18道次的室溫拉拔成形，得到直徑為2.9mm的初次復合體線材；緊接著在退火溫度700°C、保溫時間3h、氬氣保護氣氛的條件下對初次復合體線材進行退火處理；將退火處理后的一根初次復合體線材直接套裝入鐵的質量百分含量為99.7%,外徑10mm、內徑6mm的電工純鐵管材中，按鐵與娃的質量百分含量為93.5:6.5的比例，在初次復合體線材和電工純鐵管材之間的空隙中填入硅的質量百分含量為99.99%、顆粒大小約為50 μ m的高純硅粉，再進行13道次的室溫拉拔成形，得到直徑為3.65mm的二次復合體線材；緊接著在退火溫度700°C、保溫時間3h、氬氣保護氣氛的條件下對二次復合體線材進行退火處理；將退火處理后的一根二次復合體線材直接套裝入鐵的質量百分含量為99.7%、外徑10mm、內徑6mm的電工純鐵管材中，按鐵與硅的質量百分含量為93.5:6.5的比例，在二次復合體線材和電工純鐵管材之間的空隙中填入硅的質量百分含量為99.99%、顆粒大小約為50 μ m的高純硅粉，再進行13道次的室溫拉拔成形，得到直徑為3.65mm的三次復合體線材；緊接著在退火溫度700°C、保溫時間3h、氬氣保護氣氛的條件下對三次復合體線材進行退火處理；將退火處理后的一根三次復合體線材直接套裝入鐵的質量百分含量為99.7%、外徑10mm、內徑6mm的電工純鐵管材中，按鐵與硅的質量百分含量為93.5:6.5的比例，在三次復合體線材和電工純鐵管材之間的空隙中填入硅的質量百分含量為99.99%、顆粒大小約為50 μπι的高純硅粉，再進行10道次的室溫拉拔成形，得到直徑為4.2mm的四次復合體線材；緊接著在退火溫度700°C、保溫時間3h、氬氣保護氣氛的條件下對